Avances del M ódulo PVT

1. Facultad de Química Universidad Nacional Autónoma de México Avances del Módulo PVT Humberto Hinojosa Gómez Enrique Bazúa Rueda

2. Objetivos • Establecer una metodología para la caracterización termodinámica de sistemas aceite-gas. • Partir de los datos de los reportes (Experimentos PVT) • Utilizar la ecuación de estado de Peng-Robinson • Desarrollar un módulo computacional que determine las propiedades termodinámicas PVT de sistemas aceite-gas • Desarrollar una rutina flash 2 fases eficiente para su incorporación al motor numérico del simulador WAG • “PVT and Phase Behaviour of Petroleum Reservoir Fluids”, Ali Danesh • “Phase Behaviour”, C.H. Whitson y M.R. Brule

3. Contenido • Ingredientes para el módulo PVT Reporte PVT Ecuación de estado de Peng – Robinson • Rutinas que comprenden al módulo PVT • Ajuste de parámetros de la ecuación de estado • Conclusiones

4. Contenido • Ingredientes para el módulo PVT Reporte PVT Ecuación de estado de Peng – Robinson • Rutinas que comprenden al módulo PVT • Ajuste de parámetros de la ecuación de estado • Conclusiones

5. Información que contiene un reporte PVT • Análisis composicional del fluido total • Presión de saturación (burbuja) del fluido a la temperatura del yacimiento. En algunos casos se incluyen presiones de saturación a otras temperaturas entre la del yacimiento y la ambiente. • Información del experimento CCE que consiste del volumen del sistema relativo al de condiciones de saturación, para diferentes presiones a la temperatura del yacimiento. • Información del experimento DLE que consiste de la relación gas/aceite (GOR), factor de formación de volumen (FVF) y densidad del líquido remanente a diferentes presiones.

8. Crudo B : 8 °API 300 Puntos de burbuja Condiciones de yacimiento Puntos de rocío 250 ) 200 bar ( Punto de saturación 150 Presión Expansiones del fluido 100 50 0 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 Temperatura (K) Experimentos PVT (CCE y DLE) para un sistema aceite-gas

9. Propiedades características de los sistemas aceite-gas obtenidas de los experimentos PVT • Presión de saturación a la temperatura del yacimiento • Densidad del fluido (una fase) a las condiciones de yacimiento • La relación gas/aceite (GOR), que es el volumen de gas que contiene el aceite por unidad de volumen de líquido residual. • El factor de formación de volumen (FVF), que es el volumen de aceite a las condiciones del yacimiento que se necesita para producir una unidad de volumen de aceite residual a condiciones estándar de 60°F. • La densidad del aceite remanente, ρo, una vez que ha estabilizado el crudo.

10. Contenido • Ingredientes para el módulo PVT Reporte PVT Ecuación de estado de Peng – Robinson • Rutinas que comprenden al módulo PVT • Ajuste de parámetros de la ecuación de estado • Comparación con datos experimentales PVT • Conclusiones

11. Traslado de volumen Mezcla Componentes puros Termodinámica Propiedades termodinámicas Equilibrio de fases Ecuación de estado de Peng-Robinson

12. BANCO DE DATOS DE COMPONENTES DEFINIDOS COMPOSICIÓN GLOBAL DEL SISTEMA ACEITE-GAS xi, Tci, Pci, wi • Información del • Sistema Aceite-Gas • BLOQUE 1 • Componentes definidos • C1-C6, CO2, H2S, N2 • SCN y fracción pesada CN+ • BLOQUE 2 • Experimentos PVT • CARACTERIZACIÓN DE SCN Y FRACCIÓN PESADA • Pseudocomponentes: • xi, Tci, Pci, wi • MÓDULO DE AJUSTE DE LA ECUACIÓN DE ESTADO • Para reproducir los datos experimentales PVT: • Ajuste de kij a la presión de saturación • Ajuste del traslado a la densidad del liquido Método de Whitson Ecuación de estado de Peng-Robinson • MÓDULO DE CÁLCULOS PVT • Flash P,T • Flash P, V/F • Puntos de rocío • Puntos de burbuja • Envolvente de fases P-T PROGRAMAS BASADOS EN ECUACIONES DE ESTADO PARA REPRODUCIR LOS EXPERIMENTOS PVT Desarrollo para experimentos PVT: CCE, DLE DIAGRAMA ESQUEMÁTICO DEL MODELADO TERMODINÁMICO MÓDULO PVT

13. Contenido • Ingredientes para el módulo PVT Reporte PVT Ecuación de estado de Peng – Robinson • Rutinas que comprenden al módulo PVT • Ajuste de parámetros de la ecuación de estado • Conclusiones

14. Rutinas que comprenden el módulo PVT • Caracterización de la fracción pesada • Solución de la ecuación de estado cúbica • Cálculo de propiedades • Puntos de burbuja • Puntos de rocío • Flash de 2 fases a T y P (Equilibrio L – V) • Envolvente de fases P – T • Experimentos CCE y DLE • Ajuste de parámetros

15. Puntos de burbuja Puntos de rocío Problemas Flash Rutinas que comprenden el módulo PVT Solución de la cúbica Cálculo de propiedades Caracterización fracción pesada Envolvente de fases P – T Experimentos CCE y DLE Interfaz en Excel Ajuste de parámetros Solver de Excel

16. Puntos de burbuja Puntos de rocío Problemas Flash Rutinas que comprenden el módulo PVT Solución de la cúbica Cálculo de propiedades Caracterización fracción pesada Envolvente de fases P – T Experimentos CCE y DLE Interfase con el usuario Ajuste de parámetros Rutina IMSL

17. Rutinas que comprenden el módulo PVT Solución de la cúbica Cálculo de propiedades Puntos de burbuja Puntos de rocío Problemas Flash Caracterización fracción pesada Envolvente de fases P – T Experimentos CCE y DLE Interfase con el usuario Ajuste de parámetros Rutina IMSL

18. Contenido • Ingredientes para el módulo PVT Reporte PVT Ecuación de estado de Peng – Robinson • Rutinas que comprenden al módulo PVT • Ajuste de parámetros de la ecuación de estado • Conclusiones

19. Estrategia de ajuste de la ecuación de estado • La presión de saturación se ajusta con el parámetro de interacción binario kij de las parejasmetano-pseudo-componentes. Este procedimiento se aplica para todas las temperaturas para las que se tienen datos de presiones de saturación. • La densidad del fluido de yacimiento a la temperatura del yacimiento y a la presión de saturación se ajusta con la pendiente mi del traslado de los componentes ligeros. • Una vez realizado el ajuste de los puntos anteriores se procede a simular los experimentos CCE y DLE de los fluidos probados en este trabajo y se comparan con los valores experimentales del reporte PVT.

20. Traslado de volumen Mezcla Componentes puros Termodinámica Propiedades termodinámicas Equilibrio de fases Ecuación de estado de Peng-Robinson

21. Traslado de volumen Mezcla Componentes puros Termodinámica Propiedades termodinámicas Equilibrio de fases Ecuación de estado de Peng-Robinson Ajuste de la presión de saturación

22. Envolvente de fases P - T CRUDO: A 220 PRSV 200 EXP x PR - Gasem 180 160 140 120 P (bar) 100 80 60 40 20 0 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 T (K)

23. Envolvente de fases P – T ajustada con kij CRUDO: A 220 200 PRSV 180 EXP 160 PR - Gasem 140 120 P (bar) 100 80 60 40 20 0 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 T (K)

24. Envolvente de fase para el crudo D. Las líneas son calculadas con la ecuación de estado y la correlación.

25. Traslado de volumen Mezcla Componentes puros Termodinámica Propiedades termodinámicas Equilibrio de fases Ecuación de estado de Peng-Robinson

26. Traslado de volumen Mezcla Componentes puros Termodinámica Propiedades termodinámicas Equilibrio de fases Ecuación de estado de Peng-Robinson Ajuste de la presión de densidad de líquido

27. (CRUDO: POHP I) Experimento DLE: Crudo A 0.96 EXP 0.94 PR-Gasem 0.92 0.9 densidad del líquido (g/cm3) 0.88 0.86 0.84 0 20 40 60 80 100 120 140 160 P (bar)

28. (CRUDO: POHP I) Experimento DLE: Crudo A 0.96 EXP PR-Gasem 0.94 PR-Gasem Traslado 0.92 densidad del líquido (g/cm3) 0.9 0.88 0.86 0.84 0 20 40 60 80 100 120 140 160 P (bar)

29. (CRUDO: POHP I) Experimento DLE: Crudo A 0.96 EXP PR-Gasem 0.94 PR-Gasem traslado PR-Gasem M ajustada 0.92 0.9 densidad del líquido (g/cm3) 0.88 0.86 0.84 0 20 40 60 80 100 120 140 160 P (bar)

30. Densidad del aceite en el experimento DLE

32. Rutinas que podrían adicionarse al módulo PVT • Flash de 3 fases a T y P (Equilibrio L – L – V) • Pruebas de miscibilidad a multiple contacto (determinación de la presión mínima de miscibilidad)

33. Desplazamiento miscible Gas Aceite A cada volumen de gas inyectado le corresponde un volumen de aceite desplazado

36. Contenido • Ingredientes para el módulo PVT Reporte PVT Ecuación de estado de Peng – Robinson • Rutinas que comprenden al módulo PVT • Ajuste de parámetros de la ecuación de estado • Conclusiones

37. Muchas gracias por su atención